Conversion
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El documento explica cómo realizar conversiones entre diferentes unidades químicas como molalidad, molaridad y fracción molar. Describe los pasos para convertir entre molalidad y fracción molar, fracción molar y molalidad, molalidad y molaridad, y molaridad y molalidad o porcentaje por peso usando las ecuaciones apropiadas y asumiendo cantidades de disolvente o volumen de solución.
Conversion
- 1. CONVERSIÓN DE UNIDADES QUÍMICA 106 PROF. IVETTE TORRES Para realizar problemas de conversión de unidades es necesario asumir ciertos datos al comenzar a resolver un problema. Podemos convertir las unidades de molaridad a molalidad, de molalidad a molaridad, molalidad a fracción molar o viceversa, de molaridad a porcentaje por peso, entre otras. CONVERSIÓN DE MOLALIDAD A FRACCIÓN MOLAR moles soluto moles soluto m= ; X = kg disolvente moles totales Asumimos el dato de 1 kg de disolvente. Una solución acuosa de glucosa es 0.120 m (C6H12O6). ¿Cuál es la fracción molar de cada componente en la solución? Soluto = glucosa Solvente = agua 0.120 moles C 6 H 12 O 6 La solución acuosa de glucosa es 0.120 m por lo que contiene: 1 kg agua • Se asume 1 kg de disolvente para buscar los moles de soluto que hay en solución . Moles C6H12O6 = (0.120 moles/kg)( 1 kg agua) = 0.120 moles de C6H12O6 • Como asumimos 1 kg de disolvente, podemos calcular los moles utilizando la masa molar del disolvente y haciendo la conversión de kilogramos a gramos y de gramos a moles. 1.0 kg H2O = 1.00 x 103g H2O 1 mol H 2 O 1.0 x 103 g H2O x = 55.6 moles H2O 18.0 gH 2 O • Sustituimos los moles de soluto y disolvente en la ecuación de fracción molar. moles C 6 H 12 O6 XGlucosa = XGlucosa + Xagua = 1.0 moles C 6 H 12 O6 + moles H 2 O 0.120 moles XGlucosa = = 0.00215 Xagua = 1.0 - XGlucosa = 0.998 (0.120 + 55.6) moles
- 2. Conversión de molalidad a fracción molar: 1. Asumir 1 kg de disolvente. 2. Calcular los moles del soluto sustituyendo en la ecuación de molalidad. 3. Cambiar los kg de disolvente que se asumen al comenzar el problema a gramos de disolvente. 4. Convertir de gramos de disolvente a moles de disolvente. 5. Sustituir en la ecuación de fracción molar. CONVERTIR FRACCIÓN MOLAR A MOLALIDAD Asumimos la cantidad de 1 mol total moles A moles soluto X = ; m= moles totales kg disolvente Una solución acuosa de glucosa, C6H12O6 tiene una fracción molar de C6H12O6 igual a 0.150. Calcule la molalidad de glucosa en la solución. • Asumir 1 mol total y sustituir en la ecuación de XGlucosa moles Glu cos a 0.150 = 1 mol total moles de Glucosa = 0.150(1 mol total) = 0.150 moles de Glucosa • Sabemos que: XA + XB = 1.0 XGlu + Xagua = 1.0 Xagua = 1.0 - XGlu Xagua = 1.0 – 0.150 = 0.850 Por lo que en 1 mol total de solución hay 0.850 moles de agua y 0.150 moles de glucosa, C6H12O6. • Cambiamos los moles de agua a kilogramos de agua usando la masa molar de agua (18.0 g/mol) y la equivalencia ( 1 kg = 103 g). 18.0 g H 2 O 0.850 moles H2O x = 15.3 g H2O = 0.0153 kg H2O 1 mol H 2 O
- 3. • Calculados los kg de disolvente y los moles de soluto podemos sustituir en la ecuación de molalidad. 0.150 moles Glu cos a m= = 9.80 molal 0.0153 kg agua Pasos para convertir de fracción molar a molalidad 1. Asumir 1 mol total de solución. 2. Calcular los moles de soluto a partir de la fracción molar. 3. Si no tenemos la fracción molar del disolvente, la calculamos utilizando la ecuación XA + XB = 1.0 y despejando para la desconocida. 4. Cambiar los moles de disolvente a kg. 5. Sustituir en la ecuación de molalidad. CONVERSIÓN DE MOLALIDAD A MOLARIDAD moles soluto moles soluto m= ; M= kg disolvente volumen en litros solución Asumimos un kilogramo de disolvente. Una solución acuosa es 0.273 m KCl. Calcule la concentración molar (M) de cloruro de potasio, (KCl = Mm = 74.6 g/mol). La densidad de la solución es 1.011 x 103 g/L. 0.273 m significa 0.273 moles en 1 kg de agua, porque la solución es acuosa, el disolvente es agua. • Asumimos 1 kg de disolvente y determinamos los moles de soluto, KCl. moles KCl 0.273 m = 1 kg agua moles KCl = 0.273 moles/kg (1 kg agua) = 0.273 moles de KCl
- 4. • Para calcular la molaridad necesitamos el volumen de la solución en litros, tenemos el dato de densidad de la solución. masa Densidad = volumen Despejamos para volumen de solución: masa solución V= densidad Como: masa solución = masa soluto + masa disolvente, necesitamos la masa del soluto que se puede calcular con los moles de KCl y la masa del disolvente se obtiene del dato asumido inicialmente 1 kilogramo de disolvente. 74.6 g KCl 0.273 moles KCl x = 20.4 g KCl 1 mol KCl Asumimos 1 kg disolvente = 1000 g de agua Por lo tanto: Masa solución = 20.4 g KCl + 1000 g agua = 1020 g solución • Utilizamos la densidad para calcular el volumen de la solución. m 1020 g V= = = 1.009 L d 1.011 x 10 3 g / L • Sustituimos en la ecuación de molaridad moles 0.273 moles M= = = 0.271 M volumen 1.009 L Pasos conversión molalidad a Molaridad 1. Asumir 1 kg de disolvente. 2. Calcular los moles de soluto, cambiar esos moles a gramos de soluto. 3. Calcular la masa de la solución usando la masa del soluto y disolvente. 4. Utilizar la ecuación de densidad para calcular el volumen de solución. 5. Sustituir en la ecuación de molaridad.
- 5. CONVERTIR DE MOLARIDAD A MOLALIDAD moles soluto moles soluto M= ; m= volumen en litros solución kg disolvente Asumir 1 litro de solución. Una solución acuosa es 0.907 M Pb(NO3)2. Calcule la molalidad de Pb(NO3)2 en la solución. La densidad de la solución es 1.252 g/mL. • Asumimos 1 L de solución y obtenemos los moles de soluto. moles Pb( NO3 ) 2 0.907 M = 1L moles Pb(NO3)2 = 0.907 moles/L( 1 L) = 0.907 moles Pb(NO3)2 • Utilizamos la densidad para calcular la masa de la solución. masa D= masa = D ( volumen) volumen = (1.252 g/mL)(1000mL) = 1252 g solución • Necesitamos calcular la masa del disolvente en kilogramos y sabemos que: Masa solución = masa del soluto + masa del disolvente Masa del disolvente = masa de la solución – masa del soluto • Necesitamos la masa del soluto que se obtiene a partir de los moles. 331.2 g Pb( NO3 ) 2 0.907 moles Pb(NO3)2 x = 300 g Pb( NO3 ) 2 1 mol Masa del disolvente = 1252 g – 300 g = 952 g agua = 0.952 kg • Sustituimos en la ecuación de molalidad moles soluto 0.907 moles m= = = 0.953m kg disolvente 0.952 kg
- 6. Pasos para convertir molaridad a molalidad 1. Asumir 1 litro de solución. 2. Calcular los moles de soluto y cambiarlos a gramos de soluto. 3. Utilizar la densidad para calcular la masa de la solución. 4. Calcular los gramos del disolvente utilizando la masa de la solución y la masa del soluto. Cambiar los gramos de disolvente a kg. 5. Sustituir en la ecuación de molalidad. CONVERSIÓN DE MOLARIDAD A PORCIENTO POR PESO moles soluto masa soluto M= ; %= X 100 volumen en litros solución masa solución Asumir 1 litro de solución. El ácido sulfúrico concentrado tiene una densidad de 1.84 g/mL y 18 M. ¿Qué porcentaje de H2SO4 por peso hay en la solución? • Asumir 1 litro de solución y calcular los moles de soluto. moles soluto 18 M = = moles soluto = 18 moles / L(1 L solución) 1L solución = 18 moles soluto • Cambiar los moles de soluto a gramos. 98 g H 2 SO4 18 moles H 2 SO4 x = 1764 g H 2 SO4 1 mol • Utilizar la densidad de la solución para calcular la masa de la solución. masa D= = masa solución = densidad(volumen) volumen =1.84 g/mL(1000mL) =1840 g solución • Sustituir en la ecuación de porciento por peso ( porcentaje por masa) masa soluto 1764 g %= x100 = x100 = 95.9 % masa solución 1840 g
- 7. Pasos conversión molaridad a porciento por peso. 1. Asumir 1 litro de solución. 2. Calcular los moles de soluto y cambiarlos a gramos. 3. Utilizar la densidad para calcular la masa de la solución. 4. Sustituir en la ecuación de porciento por peso. CONVERSIÓN DE PORCIENTO POR PESO A MOLARIDAD masa soluto moles soluto %= X 100 ; M= masa solución volumen en litros solución Asumir 1 litro de solución. Una solución acuosa de etilenglicol es 40.0 % (CH2OHCH2OH Mm= 62 g/mol) por peso, con una densidad de 1.05 g/mL. Determine la molaridad de la solución. • Asumimos el litro de solución (1000 mL) • Utilizamos la densidad para calcular la masa de la solución. masa D= = masa = densidad (volumen) volumen masa solución = 1.05 g/mL (1000 mL) = 1050 g solución • Sustituimos en la ecuación de porciento por peso para calcular la masa del soluto, utilizando el dato de 40.0 %. masa soluto %= X 100 masa solución %(masa solución) 40.0%(1050 g ) masa soluto = = = 420 g soluto 100 100 • Cambiamos los gramos a moles utilizando la masa molar del soluto. 1 mol soluto 420 g soluto x = 6.8 moles 62 g
- 8. • Sustituir en la ecuación de molaridad. moles 6.8 moles M = = = 6.8M volumen 1L Pasos conversión de porciento por peso a molaridad. 1. Asumir 1 litro de solución. 2. Calcular la masa de la solución utilizando la densidad y el litro de solución. 3. Sustituir en la ecuación de porcentaje por masa para calcular la masa del soluto. 4. Cambiar la masa de soluto a moles utilizando la masa molar del soluto. 5. Sustituir en la ecuación de molaridad.